Können leichte GA-Flugzeuge die Fly-by-Wire-Technologie implementieren?

Hier gibt es mehrere Faktoren:

Das erste und wichtigste ist natürlich das Gewicht. Fly-By-Wire erfordert Computer und Hydraulik, um die Oberflächen in einem kleinen Flugzeug zu betätigen. Das Gewicht ist kritisch, und ein FBW-System kann den Unterschied zwischen 3 und 4 Passagieren in der Gesamtkapazität ausmachen.

Das nächste, was mir in den Sinn kommt, ist die Zertifizierung. Ich bin mir nicht sicher, wie das genau funktioniert, aber ich würde denken, dass die FBW-Implementierung in einer aktuellen Flugzeugzelle eine Art Rezertifizierung erfordern würde. Abgesehen davon sind viele GA-Flugzeuge, die dort draußen fliegen, wie die 182, Piper Arrow und andere ähnliche Dinge, die noch heute hergestellt werden, sportliche Designs, die erstmals vor mehr als 30 Jahren geflogen sind. Es ist eine einfache Frage von "Wenn es nicht kaputt ist, repariere es nicht".

Ich würde denken, dass auch der grundlegende Service und die Wartung komplexer und vor allem teurer werden würden. Ich weiß nicht viel über die Kosten dieser Systeme, also werde ich nichts weiter kommentieren als solche Spekulationen.

Es gibt Sicherheitsbedenken in kleinen Flugzeugen (und ich bin mir sicher, auch in größeren Flugzeugen), wenn keine Steuerrückmeldung vorhanden ist. Dieser Artikel skizziert einige ernsthafte Bedenken bezüglich des Cirrus-Side-Sticks und seines Mangels an Feedback (nicht Fly-by-Wire, aber einige der Ideen werden auf die FBW-Systeme übertragen, die kein Feedback haben).

Eine Anmerkung zu 172:

Die Art und Weise, wie ich FBW verstehe, führt mich zu der Annahme, dass die 172 KEINE FBW-Klappen hat. Während sie elektronisch betätigt werden, betrachte ich FBW (und per Definition):

... Flugsteuerungscomputer bestimmen, wie die Aktuatoren an jeder Steuerfläche bewegt werden, um die angeforderte Antwort bereitzustellen

Meines Wissens wird in den Klappen einer 172 keine Berechnung durchgeführt. Wenn Sie den Schalter bewegen, bewegen sie sich. Obwohl die Klappen nicht direkt kabelgesteuert sind, würde ich den Mangel an Computer in Betracht ziehen, um die 172 aus der FBW-Kategorie herauszuhalten, aber das ist nur eine persönliche Meinung.

Bemerkenswert ist auch, dass die 172 nicht immer elektronische Klappen hatte - das war eine spätere Ergänzung des Flugzeugs im Jahr '65.

Ein Hinweis zu den Kosten:

Obwohl Sie bemerken, dass man die Kosten in diesem Fall ignorieren muss, können Sie das wirklich nicht. Ein FBW-System würde ein GA-Flugzeug noch teurer machen, als sie sind. Dies ist ein sehr realer und sehr einschränkender Faktor in der Luftfahrt. Mit einem unbegrenzten Budget könnten Sie ein FBW-Kleinflugzeug entwickeln, zertifizieren und regelmäßig fliegen, das vollgestopft mit Spielereien ist, aber das FAA-Zulassungsverfahren ist, was es ist, und die Kosten sind eine sehr reale Grenze für Flugzeughersteller.

Der Hauptgrund dafür, dass Fly-by-Wire noch nicht implementiert wurde, ist die Komplexität der erforderlichen Änderung. Größere Flugzeuge verwenden bereits Hydraulik, um ihre Steuerflächen zu bewegen, und ein Fly-by-Wire-System ergänzt dies, indem es sie mit einem Computer ansteuert. Kleinere Flugzeuge benötigen keine Hydraulik, daher müssen sie von direkten Verbindungen auf Computersteuerung umsteigen. Wie Ratchet Freak sagt , fügt dies viel Gewicht und Komplexität hinzu.

Klappen sind viel einfacher als ein ganzes Steuersystem. Sie bewegen sich nicht sehr oft, und wenn sie ausfallen, kann das Flugzeug immer noch sicher starten und landen. Der Pilot steuert sie direkt auf einer einfachen Skala von oben nach unten. Der Rest der Flugsteuerung muss in der Lage sein, sich während des gesamten Fluges zu bewegen, schnell zu reagieren und Computersteuerungslogik zu implementieren. Der Ausfall ist auch viel kritischer als die Klappen.

Es gibt auch eine große Trägheit der Geschichte, die es zu überwinden gilt. Die Industrie ist an traditionelle Steuerungsverknüpfungen gewöhnt. Wenn Sie sich davon entfernen, entstehen hohe Kosten für die Entwicklung des Systems, das Testen und die Genehmigung durch die Aufsichtsbehörden. Bei den aktuellen Verkaufszahlen ist das Hinzufügen zu älteren Designs möglicherweise die Entwicklungskosten nicht wert, und neue Designs müssten die Option im Vergleich zu anderen Optionen attraktiv machen.

Eine große Hürde ist auch die Sicherheit. Während es größeren Flugzeugen gelungen ist, diese Systeme zu implementieren, sind die Herausforderungen bei kleineren Flugzeugen größer. Mechanische Steuerungen sind im Allgemeinen einfacher zu inspizieren und zu reparieren, und die GA-Wartungsgemeinschaft müsste viele neue Fähigkeiten erlernen, um mit den neuen Systemen zu arbeiten. Redundanz und sichere Backup-Steuerungen müssten in einer kleineren Flugzeugzelle enthalten sein. All dies, wenn regelmäßige Kontrollen einwandfrei funktionieren und in Bezug auf Kosten, Gewicht und Komplexität effizient sind.

Wie Reisab kommentierte, ist Stalltraining für eine PPL erforderlich. Es ist sinnvoll, dass Piloten immer noch wissen sollten, wie sie mit einem Strömungsabriss umgehen, falls die Schutzvorrichtungen versagen. Das bedeutet aber, dass das System eine Möglichkeit haben muss, gesperrt zu werden. Obwohl das Flugzeug normalerweise einen Strömungsabriss verhindern sollte, müssen Piloten auch wissen, wie sie Systemausfälle erkennen und damit umgehen können, mit denen selbst erfahrene Piloten mit einem ATPL zu kämpfen haben .

Welche Vorteile gibt es also? Sicherheit ist ein Bereich, in dem Fly-by-Wire große Verbesserungen bieten kann. Ein Fly-by-Wire-System kann den Piloten automatisch daran hindern, das Flugzeug abzuwürgen oder das Flugzeug anderweitig in eine Position zu bringen, in der es außer Kontrolle gerät. Solche Zwischenfälle sind in der allgemeinen Luftfahrt viel häufiger als bei Verkehrsflugzeugen, daher besteht ein enormes Potenzial zur Reduzierung der Unfallzahlen. Das Flugzeug kann sich auch automatisch trimmen und mit vielen der aerodynamischen Eigenheiten umgehen, die verschiedene kleine Flugzeuge haben.

Hier gibt es jedoch Fortschritte . Die Fly-by-Wire-Technologie wurde in Geschäftsflugzeugen wie der Dassault Falcon 7X eingesetzt. Diamond arbeitet an einer Fly-by-Wire-Option für den DA-42 sowie den zukünftigen DA-62. Ab 2012 hofften sie, diese jetzt verfügbar zu haben, aber es gibt zumindest Hersteller, die daran arbeiten, diese Technologie auf den Markt zu bringen.

Fly-by-Wire kostet Gewicht an Aktuatoren für die Steuerflächen und Energie, um diese Aktuatoren zu bewegen. Es ist einfacher, wenn bereits Hydraulik benötigt wird, aber viele kleine GA verwenden Riemenscheiben und Steuerstangen, um die Steuerflächen mit den Steuerungen zu verbinden.

Dann brauchen Sie ein paar Computer (Redundanz) und Sensoren, die sie speisen.

Auch sollte das Flugzeug noch sicher zu fliegen sein und in der Lage sein, eine kontrollierte Landung durchzuführen, nachdem das Fly-by-Wire-System vollständig ausgefallen ist.

KOSTEN wie die meisten Dinge, die Leichtflugzeugen hinzugefügt werden könnten und dies nicht sind, weil dies nicht kosteneffektiv ist. Vor allem angesichts der Tatsache, dass die meisten Leichtflugzeuge auf 50-60 Jahre alten Konstruktionen basieren. Die Cessna 172 wurde Ende der 1950er Jahre in Dienst gestellt. Sie müssten eine komplette Neukonstruktion des Flugzeugs vornehmen, deren Entwicklung und Zertifizierung Millionen kosten würde. Das fertige Flugzeug wäre sehr teuer und die Leute sind möglicherweise nicht bereit, mehr als 700.000 für ein Leichtflugzeug mit Standardleistung und vier Sitzen zu zahlen.

Vergessen wir nicht die Haftungsfrage. Praktisch jeder GA-Unfall, bei dem es zu Verletzungen oder Todesfällen kommt, führt zu einem Gerichtsverfahren. Das ist einer der Hauptgründe, warum wir so alte Technologie haben, für die wir so hohe Kosten zahlen.

Hier hilft ein bisschen Geschichte. Je größer die Flugzeuge wurden, desto schwieriger wurde es, die Steuerflächen manuell zu aktivieren, sodass mechanische Hilfsmittel wie Hydraulik zum Einsatz kamen. Wie beim Betrieb eines Hydraulikbaggers oder eines Hydrauliklifts werden die Eingaben immer noch durch Bewegen eines Hebels oder Drehen eines Knopfes von Hand gesteuert. Tatsächlich ist selbst ein ferngesteuertes Funksignal, das ein elektrisches Servo dreht, immer noch eine mechanische Erweiterung eines physischen Befehls durch den Piloten.

"Fly by Wire" impliziert eine physikalische Eingabe, die in ein elektrisches Signal umgewandelt und an ein Steuerflächenservo übertragen wird, das die Steuerfläche bewegt. Elektrische Klappen könnten mit dieser Definition als Fly-by-Wire betrachtet werden.

Aber die moderne „Wikipedia“-Definition impliziert auch, dass ein Computer die Menge der Bewegung bestimmt, die die Steueroberfläche macht, und uns zwei Schritte davon entfernt, zu wissen, ob und wie stark eine Steueroberfläche tatsächlich reagiert.

Für sehr große Flugzeuge ist ein mechanischer Schub erforderlich (stellen Sie sich vor, Sie versuchen, ein Scheunentor in einem Hurrikan zu öffnen). Für grenzwertig stabile Flugzeuge, wie moderne Kampfflugzeuge, muss Computer "künstliche Stabilität" hinzugefügt werden, um das Flugzeug flugfähig zu machen.

Beide sind für ein kleines, solide konstruiertes GA-Flugzeug wie die 172, das unter VFR-Bedingungen geflogen wird, nicht erforderlich. Es gibt jedoch Anwendungen für höhere Technologie zur Kollisions- und Geländevermeidung und zum Fliegen unter nicht idealen Bedingungen. Dies wäre eine Aufwertung vom reinen Freizeitfliegen, das in der Regel bei Schönwetter betrieben wird. Ein Autopilot kann sicherlich ein Lebensretter sein.

Aber bei einem kleineren Flugzeug gehen die Sensoreingaben zum Gehirn des Piloten und die Steuerung wird mit Händen und Füßen bewegt. Mechanische und Computersysteme, die teuer und komplex sind und eine ausreichende Redundanz erfordern , um sicher zu sein, werden nicht benötigt.

Es ist tatsächlich technisch möglich, FBW in Leichtflugzeugen zu implementieren. Technologien wie Horizon Hobby ASX, SAFE & A3D bieten bereits ein FBW für RC-Flugzeuge, Drohnen und Helikopter. Ebenso haben Drohnen wie DJI einen „Follow me“-Modus, in dem die Drohne einer Person auf dem Fahrrad oder zu Fuß in einer festgelegten Höhe und Haltung folgen kann. Technisch ist es also möglich. Dort ist es bereits implementiert. Sie müssen nur einen GA-Flugzeughersteller finden, der in den sauren Apfel beißt und diese Dinge und Zertifikate erhält und in ihre Produkte integriert.

Übrigens verwendet man bei FBW in der Regel elektrische Servomotoren, keine Hydraulik für Ruder.